Clément Pascal
Hippolyte Dewas

I) Historique

Solana a été fondée en 2017 par Anatoly Yakovenko, un ancien ingénieur chez Qualcomm et Dropbox, qui s'est inspiré de son expérience pour la conception de systèmes distribués pour créer une blockchain plus rapide et plus scalable.
Solana est officiellement lancée en mars 2020. En 2021, le réseau a connu une adoption massive, notamment avec l'arrivée de projets DeFi et NFT grâce à ses faibles coûts de transaction et à sa capacité de traitement élevée. Depuis 2022, Solana a bénéficié de nombreuses améliorations axées sur la stabilité, la sécurité et la décentralisation.

II) Le fonctionnement de la blockchain

La blockchain Solana repose sur une architecture innovante qui combine plusieurs technologies avancées permettant de résoudre les problèmes de scalabilité et de performance. Nous allons expliquer brièvement chaque fonctionnent des différents mécanismes.

a) Proof of History – PoH

Contrairement à des blockchains comme Bitcoin, où tous les nœuds doivent valider l’ordre des transactions, PoH fonctionne comme une horloge cryptographique. En utilisant une fonction mathématique spéciale, PoH génère des horodatages uniques pour chaque événement ou transaction, permettant ainsi aux nœuds de s’accorder rapidement sur l’ordre des transactions sans avoir besoin de communication constante. Cette approche améliore la rapidité du traitement des transactions, réduit les coûts énergétiques et augmente l'efficacité du réseau.

Fonction de hachage : SHA256 - Fonctionnement

b) Gulf Stream

Après que la fonction PoH ait établi l’ordre des transactions, le protocole Gulf Stream prend en charge leur gestion proactive. Au lieu de stocker les transactions en attente dans un mempool (une sorte de file d’attente) comme dans d'autres blockchains, Gulf Stream envoie directement les transactions aux validateurs, ce qui réduit la congestion et améliore le traitement des transactions. Ce préacheminement permet à Solana de traiter plusieurs milliers de transactions par seconde avec une latence minimale.

c) Sealevel

Sealevel est une machine virtuelle qui permet à Solana d’exécuter des transactions et des contrats intelligents en parallèle. Cela est rendu possible grâce à une identification des dépendances entre les transactions, permettant à celles qui n’ont pas de dépendances mutuelles d’être exécutées simultanément. Les transactions que la machine virtuelle reçoit contiennent des informations les concernant. Ces informations permettent de déterminer en avance les opérations de lecture et d’écriture, et Sealevel a pour simple but d’optimiser la lecture et l’exécution de ces informations en déterminant le degré de dépendance entre les transactions.
Cela améliore considérablement la scalabilité du réseau, car plus le nombre de nœuds augmentera, plus la capacité du réseau à traiter des transactions simultanées sera grande.

d) Pipelining

Le Pipelining est un système qui divise le traitement des transactions en plusieurs étapes, comme la validation, l'exécution et l’écriture. Chaque étape peut être traitée indépendamment et en parallèle avec d’autres transactions, ce qui permet une gestion continue des transactions et optimise le temps de traitement global. L’utilisation de Sealevel pour l’exécution parallèle des transactions renforce encore cette approche. Pour chaque ordinateur du réseau, pipelining fait en sorte d’utiliser chaque composant de celui-ci pour réaliser une des étapes.

e) Turbine

Turbine est un protocole de diffusion des données qui divise les blocs de données en petits paquets, permettant leur propagation plus rapide et plus efficace à travers le réseau. Chaque paquet est transmis de manière hiérarchique, ce qui réduit la bande passante nécessaire et améliore la résilience du réseau aux pannes et aux attaques. Ce système permet à Solana d’atteindre un débit de 65 000 transactions par seconde avec une latence très faible.

f) Tower Byzantine Fault Tolerance – Tower BFT

Le mécanisme Tower BFT est conçu pour valider les transactions et atteindre un consensus de manière rapide et sécurisée. Il repose sur la proof of history pour réduire la complexité de la communication entre nœuds, en passant d’un modèle d’une complexité de O(n²) à O(n). Les nœuds du réseau votent pour valider les blocs, et lorsqu'une majorité suffisante de votes est obtenue, le bloc est considéré comme validé. Tower BFT est capable de tolérer jusqu’à un tiers des nœuds défaillants ou malveillants, garantissant ainsi la résilience du réseau face aux attaques et aux pannes.

g) Cloudbreak

Le système Cloudbreak est conçu pour gérer l'accès aux données de manière optimisée dans un environnement de blockchain. Il utilise une structure de données arborescente qui permet une lecture et une écriture simultanées des données, ce qui est essentiel pour garantir une réponse rapide aux requêtes sur l’état du réseau. Cloudbreak répartit les données sur plusieurs nœuds de stockage, ce qui permet une gestion équilibrée de la charge de travail et évite les goulets d'étranglement.

h) Archivers

Les Archivers assurent la décentralisation et la permanence des données de Solana en stockant les données historiques du réseau. Ils divisent les données en fragments, chaque fragment étant stocké sur plusieurs nœuds pour garantir leur sécurité et leur disponibilité. Ce système garantit que les données restent intactes à long terme, permettant ainsi à Solana de maintenir une transparence totale et une intégrité des informations tout au long de son existence.

C’est à ce moment là qu’intervient la proof of replication. Elle permet de donner une preuve que le système alloue une ressource unique pour la réplication et la conservation des données. Les validateurs sont récompensés pour leur participation à la vérification des réplications.

III) Cryptomonnaie

Le token natif de Solana, appelé le SOL, joue un rôle central dans l’écosystème de la blockchain. Il est utilisé pour le paiement des frais de transaction, qui sont relativement bas par rapport à d’autres blockchains, rendant Solana particulièrement attrayante pour les applications (telles les NFTs). Le SOL est également utilisé dans le processus de staking, où les détenteurs peuvent participer à la validation du réseau tout en recevant des récompenses. Enfin, bien que la gouvernance soit encore limitée, il est prévu que les détenteurs de SOL puissent participer aux décisions sur les mises à jour futures du protocole.
Solana est utilisée pour de nombreuses applications : DeFi (exemple : Mango Markets), NFT, Gaming (exemple : GameShift), dApps…

IV) Sources

Medium – 24 Juillet 2019 – Anatoly Yakovenko – Article : Cloudbreak — Solana’s Horizontally Scaled State Architecture
https://medium.com/solana-labs/cloudbreak-solanas-horizontally-scaled-state-architecture-9a86679dcbb1

Helius – 1er Juin 2024 – Ryan Chern – Article : Consensus on Solana
https://www.helius.dev/blog/consensus-on-solana

GitHub – 2018 – Anatoly Yakovenko - White Paper : Solana: A new architecture for a high performance blockchain
https://github.com/solana-labs/whitepaper/blob/master/solana-whitepaper-en.pdf

Solana – Website
https://solana.com/fr